彗星破碎与雅科夫斯基效应——它们之间没关系

最近一颗编号为C/2019 Y4的彗星比较火——其实每年都会有几颗彗星比较火,因为彗星是为数不多肉眼可见的、可能发生剧烈变化的天体,“看热闹不嫌事大”的人类总希望能看到彗星在近日点附近展开壮观的彗尾、其亮度因表面物质喷发而大大提升(历史上曾有大彗星“白日可见”)。同时,自太阳系边缘处远道而来的彗星,带给人们一窥冷暗深空以及太阳系远古历史的机会,稳重的天文学家们也不免打起小算盘,希望彗星能够“配合”一下,爆个大新闻。所以,只要有彗星的轨道能够比较靠近太阳,天文学家和公众就会一样激动,盼望着它能在近日点附近好好表现,C/2019 Y4就是这样一颗被寄予厚望的彗星。

可惜,这颗彗星还是不太配合——它最近分解破裂了。彗星是所谓“脏雪球”,结构松散、强度不高,破裂解体是常发生的事。引起一个小天体破裂的原因,无非以下几种:1.与其他天体碰撞;2.进入大天体洛希限而被引潮力撕碎;3.内部出现爆发而炸开;4.自转太快以至于其离心力超过自身的引力和结构强度而散落四方。这里我们只说说这第4种可能的原因。

要使得第4种情况发生,即彗星由完整的星体而分解破裂,它的自转就必须能够在最近被加速。对彗星而言,这并不是难事。逐渐接近太阳的彗星表面温度升高,彗星所携带的冰雪物质开始挥发,喷薄而出的挥发性气体同时带出尘埃颗粒,形成了彗发和彗尾,而这些喷发在彗星表面形成了若干“喷气引擎”,喷发的位置和方向随机分布,就有可能产生非常可观的力矩,在很短的时间内加速彗星自转,引起彗星破裂。这是接近太阳的彗星发生解体最可能的原因。

我们注意到有科普视频提到“雅科夫斯基效应”加速了彗星的自转,导致彗星破裂。“雅科夫斯基效应”,这么高大上的名字,一看就觉得很有道理的样子。然而,这是不对的。先说结论:雅科夫斯基效应不能加速彗星自转;与雅科夫斯基效应相关的另一种效应叫做YORP效应的,倒确实可以加速彗星自转,但这个效应加速自转的时间非常漫长(不妨先来个百万年量级),它也不能解释C/2019 Y4这颗彗星最近的分解破裂。

写了这么长一个开头,这篇文章却只想介绍一下什么是高大上的“雅科夫斯基效应”。这个效应很有趣,很精巧的物理过程在自然环境下发生;这个效应也很重要,造就了小天体在太阳系的分布现状,也是驱使几乎所有近地小天体(对,就是每年若干次引得媒体大惊小怪、大呼小叫的近距离飞掠地球的天外来客们)来到地球附近的“罪魁祸首”。

---------一本正经的分割线---------

小天体受到太阳辐射而得到能量,这些能量会以热辐射的形式再散发到空间中,以使小天体达到热平衡状态。热辐射的强度与小天体表面温度的四次方成正比(斯特凡-波尔兹曼定律),所以热辐射在温度最高的方向上最强,而温度最低的方向上最弱。

很显然地,小天体向阳的一面温度高,背阴的一面温度低。由于小天体的自转以及热量在小天体内部传导引起的弛豫,温度最高的那一点往往并不是太阳正下方的点(“日下点”)——正如地球上最热的时间并不是正午(处于日下点),而是午后的2:00左右(如配图中所示,红色表示高温、蓝色表示低温)。如此一来,小天体上温度最低和最高的两点连成的线(图中虚线)并不指向太阳。这条线偏离太阳方向的程度(图中夹角A的大小),和小天体的自转(图中绿色带箭头弧线指示)速度有关、和热量在天体内部传导的过程有关、甚至和天体的具体形状有关。小天体自转越快、热量传导得越慢,这个角度A就越大。

热辐射以发射光子(主要是红外波段)的形式实现,发射的光子除了带走能量之外,还具有动量,它们所带走的动量在小天体上形成了反作用力——指向辐射的相反方向。如图中所示,温度高的一面辐射强,带走的动量更多(大空心箭头表示)、温度低的一面辐射弱,带走的动量更少(小空心箭头)。相应地,它们产生的反作用力也是前者更大而后者更小。这样一来,图中这个小天体受到的净的反作用力就沿着虚线方向指向右上方(如实心彩色箭头所示)。这就是【雅科夫斯基效应】。

在我们的示意图上,还用黑色带箭头的弧线画出了天体绕太阳公转的轨道。天体沿轨道运动时,它的速度方向就是轨道的切线方向。很重要的事情发生了——作用于小天体的反作用力的方向,与小天体的速度方向并不相互垂直!

当力的方向与速度方向垂直时,这个力就不会做功、不会改变被作用物体的机械能——正如地球引力并不会改变沿地球表面水平运动的物体的能量。当力的方向不垂直于速度方向时,或者换个说法,当力在速度方向的分量不为零时,这个力就会对被作用物体做功,改变该物体的机械能。如图中所示,这个反作用力沿着速度方向的分量就会对该天体做功、增加该天体的机械能。而天体的机械能增加,则意味着它的轨道会变大,它会离太阳越来越远。

如果我们面对的是一个同步自转的天体——自转周期和公转周期相同,公转一周的同时也自转一周,月球绕地球就是同步自转——它将永远以同一面朝向太阳,也就是它的日下点在其表面是一个固定的点,那么上述热辐射的反作用力将永远沿着太阳与它连线的方向(背向太阳)。这个力的作用就等价于它与太阳之间的引力减小了那么一点点(可以假定是该天体的质量减小了一点点),这个力不会对该天体的运动造成任何影响,因为力总是与速度垂直。

如果我们面对的是一个以相反方向自转的天体,温度最高的点将会出现在示意图中与太阳连线的另外一边。此时,净辐射的反作用力,在速度方向的分量将与速度的方向相反,反作用力做的功将使得天体的总机械能减少——天体的轨道将变小,它将向太阳的方向移动。

在示意图中,天体自转的方向和公转的方向是相同的,叫做顺向自转;我们刚刚讲的情形,自转的方向与公转的方向相反,则叫做逆向自转。简单总结一下:【雅科夫斯基效应】使得顺向自转的天体轨道变大,驱动它们远离太阳;对逆向自转的天体,【雅科夫斯基效应】则使其轨道变小,驱动它们奔向太阳。

这里我们假定了天体的形状是简单的球形,考虑到对称性,这个反作用力自然会通过该天体的中心(球心),因而它不会影响该天体的自转状态。对于宇宙中的小天体,球形假设当然不是精确的模型,但大体也差不太多。

如果考虑到小天体的真实形状,这种因各向异性的热辐射的反作用力而引起的效应还有可能影响小天体的自转状态,这种效应被称为YORP(Yarkovsky–O'Keefe–Radzievskii–Paddack effect)效应。这篇文章已经太长,而YORP效应也很重要,值得专文讲述。

最后,雅科夫斯基效应也好、YORP效应也好,都基于热辐射的反作用力,这是非常微小的作用力,只有在很长的时间内才能显示出可观的效应。而“很长的时间”,对于宇宙而言,根本不算一回事儿!

铜川市委书记杨长亚:答好决战决胜脱贫攻坚时代考卷

贫困治理是一项长期任务,脱贫摘帽和脱贫攻坚不是终点,推动减贫战略和扶贫工作体系平稳转型,扶贫转入常态化、制度化,是实施乡村振兴战略的长远课题,必须久久为功、持续发力;

信心是底气,决心是意志。决战决胜脱贫攻坚,二者缺一不可。要发扬革命精神、优良作风,知重负重、苦干实干,以志在必得的决心、迎难而上的魄力,冲刺脱贫攻坚的最后胜利;

收官意味着全面决胜、不留遗漏,必须对标中央提出的凝心聚力打赢脱贫攻坚战的要求,做到扭住重点、集中力量、精准发力;

构建领导有力、组织有序、运转有效的大帮扶体系。要加强党的领导,落实第一责任;理清部门职能,夯实责任链条;建强基层党组织,发挥堡垒作用;联通帮扶网络,统筹各方资源;强化督导督战,发扬过硬作风

脱贫攻坚是决胜全面小康的关键战役,到2020年消除绝对贫困,确保现行标准下农村贫困人口实现脱贫、贫困县全部摘帽、解决区域性整体贫困,是我们党向人民、向历史作出的庄严承诺,是全党必须答好的初心答卷和时代考卷。今年是兑现承诺之年,决战决胜脱贫攻坚,靠的是意志力,拼的是执行力,我们基层干部必须清醒把握形势,科学调整策略,精准破题攻坚,以提升贫困治理效能,坚决夺取脱贫攻坚战全面胜利。

摘帽退出怎么看?全面小康意味着不能有一个人掉队,脱贫攻坚不仅要实现贫困县摘帽、贫困村退出,更要让每一个贫困线下的群众脱贫。截至2019年末,全国贫困发生率降低到0.6%,目前区域性整体贫困基本得到解决,大部分地区都实现了贫困县摘帽、贫困村退出,可以说取得了重点战场的胜利。但仍然还有数十个贫困县未摘帽、2000多个贫困村未出列、建档立卡贫困人口未全部脱贫,脱贫攻坚还没有取得全面胜利。必须认识到,目前取得的阶段性战果还不稳固,剩余脱贫攻坚任务更是最难啃的硬骨头,稍有松懈就可能出现返贫和新增贫困。我们必须时刻牢记,不获全胜就是未胜,不获全胜决不收兵。如果没有这样一个清醒的认识,就会产生思想上的误区、行动上的迟缓、落实上的偏差。同时,立足于国家治理体系和治理能力现代化来看,贫困治理是一项长期任务,脱贫摘帽和脱贫攻坚不是终点,推动减贫战略和扶贫工作体系平稳转型,扶贫转入常态化、制度化,是实施乡村振兴战略的长远课题,必须久久为功、持续发力。

决战在即怎么战?信心是底气,决心是意志。决战决胜脱贫攻坚,二者缺一不可。一方面,我们要保持正确的心态,就是要戒骄戒躁、保持定力,懂得越到最后越艰险的道理,看到新冠肺炎疫情带来的冲击,清醒客观地分析把握脱贫攻坚工作现状,做好打硬仗、过难关的心理准备,决不能小进即满、盲目乐观。另一方面,要保持决战的状态,就是要打起精神、鼓足干劲,不能停顿、不能大意、不能放松,一鼓作气决战决胜,把扶贫工作做得更精准、更扎实、更有效。我们一定要做好思想动员,引导党员和干部站在践行初心使命的高度,提振精神、调整状态、奋勇作战,冲在一线,发扬革命精神、优良作风,知重负重、苦干实干,以志在必得的决心、迎难而上的魄力,冲刺脱贫攻坚的最后胜利。

攻坚决胜怎么干?收官意味着全面决胜、不留遗漏,必须对标中央提出的凝心聚力打赢脱贫攻坚战的要求,做到扭住重点、集中力量、精准发力。要聚焦剩余贫困这个重点群体打歼灭,对标“两不愁三保障”要求,实行一人一策,重点挂牌督战,统筹落实好兜底保障措施,扎实抓好剩余贫困人口“清零”工作,确保一个不少、一个不漏。要加强对脱贫不稳定户、边缘易致贫户以及收入骤减或支出骤增户的动态监测,针对新冠肺炎疫情带来的影响,摸排带贫企业职工、贫困农民工就业收入情况,对可能返贫的采取针对性措施稳定收入。要抓住经济基础这个重心支撑稳就业,把发展作为硬办法、硬支撑,把贫困户、贫困群众纳入现代农业体系,把农村集体经济作为重要补充,把稳就业作为保增收的抓手,响应国家以工代赈政策要求,加快推动扶贫项目、社区工厂、季节性产业复工复产,促进贫困人口就地就业增收。要坚持“四个不摘”这个重要原则抓提升,着眼与乡村振兴有机衔接,重点思考“过渡期”的问题,对退出的贫困县、贫困村、贫困人口,既要保持现有帮扶政策总体稳定,更要制定逐步巩固提升的新措施,加强各类扶贫资金项目绩效管理,促进区县、行政村的均衡发展,探索健全解决相对贫困的长效机制。

帮扶体系怎么建?贫困治理是治理现代化的重要组成部分,需要方方面面的参与和贡献,必须构建领导有力、组织有序、运转有效的大帮扶体系。

——加强党的领导,落实第一责任。决战决胜脱贫攻坚是党的一项伟大事业,是各级党组织的重大政治责任,必须把党的领导贯穿始终,市县乡村四级书记作为第一责任人,都要亲自抓、沉下去,对自己区域内的贫困状况、重点工作心中有数,对各自脱贫攻坚的问题难点、方法措施一清二楚,做到指挥有力、调度有方、攻坚有效。特别是区县、乡镇党委书记要统筹谋划、精准研判、精心安排,把指标任务、工作责任砸实到干部,把帮扶措施落实到户到人。

——理清部门职能,夯实责任链条。脱贫攻坚是政治任务,职能部门都要担责尽责,持续改进作风,强化服务意识,做好各项保障工作。特别是承担具体任务的部门,必须立足脱贫攻坚大局,履行好职能职责,执行好政策规定,抓产业的抓产业、抓保障的抓保障、抓环境的抓环境,在落实“五个一批”“六个精准”上贡献力量。各部门、各行业都要坚持目标导向、问题导向、结果导向,拿出决战决胜的行动,把现状搞清,把差距找准,干好分内的事,种好自己的“田”。

——建强基层党组织,发挥堡垒作用。基层党组织是战斗堡垒,在脱贫攻坚中是带头人、主心骨,是最熟悉战况的一线指战员。各级组织部门要把村“两委”班子和农村党员培训作为基层党建的重大课题,不仅要抓好初心教育、信念教育,更要在贯彻新发展理念、适应新经济模式上培训提升,结合推进村党支部书记担任村级集体经济、合作经济组织负责人,思考如何发挥组织群众、服务群众的作用,引领农村经济发展,带领群众增收致富。

——联通帮扶网络,统筹各方资源。决战决胜靠的是三军用命、万众一心,必须多兵种、全方位作战,既要把扶贫干部作为主力军,又要把社会力量作为生力军。要坚持扶贫包抓机制,在保持“四支队伍”稳定的前提下,向“清零”难度大的村增派帮扶干部,形成集中作战力量,以硬力量啃硬骨头。要强化协同运作机制,在畅通帮扶网络上打通堵点、架好桥梁,把企事业单位、社会组织和东西部扶贫协作机制等渠道用足用好,为贫困治理提供高效、长效的力量保障。

——强化督导督战,发扬过硬作风。督是组织形式、保障手段,战是工作要求、决胜关键。挂牌督战是为了“战”,如果层层“督”而不是层层“战”,就会成为新的形式主义、官僚主义。督导督战要落实在“战”,指导解决问题、补齐短板,做到以战为主、以督促战。我们既要督结果,更要督作风,党委、政府督查力量要主动督战,脱贫攻坚领导小组办公室要把好关口,纪检监察力量要主动介入,重点督查职能部门、帮扶单位和扶贫干部,确保脱贫工作务实、过程扎实、结果真实,经得起历史和人民检验。

作者:铜川市委书记杨长亚

西安报业全媒体记者 裴明

关于日光温室墙体建造与保温效果的几项研究

温室墙体国内外研究现状
日光温室作为具有中国特色的保护地生产设施,是在中国经济体制下产生,其他国家极少,也称“中国温室”。欧美国家的温室单栋规模较大,墙体的面积比例极小,作用微弱,使得他们对于光照的重视程度远远超过墙体,大多温室设计成全光照温室,近年来国外对于温室墙体的研究较少。日光温室的特点很大程度上表现在具有后墙、山墙和后屋顶等保温结构,白天由太阳光能转化成的热储蓄在墙体结构中,晚上墙体又变成发热体,向室内缓慢释放热量,因此,与发达国家的加温温室相比称之为“节能温室”。节能温室的节能效果与墙体结构的保温性具有密切的关系,墙体的研究对于日光温室节能来说具有现实意义和重要价值。

国内学者在温室墙体的建筑材料、墙体结构(或者复合墙体)、墙体厚度等方面对温室墙体的性能进行了详细研究,大多研究认为,复合异质墙体温室内的夜间温度比单一材料墙体温室夜间温度高;复合墙体以内侧砖墙起加固和蓄热作用,外侧土墙或聚苯板等无机复合材料起隔热保温作用;以聚苯板为保温夹层的复合墙体具有很好的保温性能;单独用土墙做后墙,随着厚度的增加,保温性增加,但是超过1m,厚度增加而温度不再变化;复合墙体在实际中多采用50cm的厚度,并以保温隔热材料夹心。近年的研究表明,在不用加大砖墙厚度的情况下涂抹相变蓄热材料后,墙体可获得较大的蓄热能力。对于墙体的厚度,大多研究认为50~70cm较为合适。但是近些年来,多地大力推广下凹式温室,温室后墙由推土机推成7~8m厚,对于如此厚的墙体,许多专家提出质疑,因为这不仅浪费土地,破坏耕作层,而且雨季积水危及设施安全,冬季存在窝风区域,诱发病害等。

墙体作为日光温室的建设基础和热介质(贮热、隔热),构成中国温室的特色,由于温室建筑费用昂贵、温室墙体温度测试困难等问题,使得墙体的研究受到许多限制。陈端生、亢树华、张真和、佟国红等采用理论计算的方法,研究了不同材料墙体对室外温度扰量的衰减、向室外的放热量以及保温效果等。佟国红等对不同材料和结构的墙体采用频率响应法,对墙体的传热特性进行了理论分析。但是只有合理的测试温室墙体内部的真实温度,掌握墙体的温度变化规律,了解墙体的蓄热和放热效用,才能为日光温室墙体的建造提供合理化的建议,促进日光温室的科学建造。

项目组近年来开展了一系列研究工作:①研究了几种材料的热传导效用,分析了墙体热传导规律;②在同一温室中建造结构各异的复混墙体,研究墙体内部不同层次的温度动态变化过程;③通过模拟模型研究了后墙高度与设施环境之间的关系;④通过后墙涂色分析了对墙体贮热的影响;⑤通过外置保温板研究提出了新型墙体建设思路;⑥项目组还建立了日光温室的能量利用模型,分析了各部分对日光温室温度的贡献,有助于评价温室能量利用、环境控制和新型温室设计。

结果与分析
墙体传热规律的研究

项目组测定了厚土墙(底宽6.6m)0~90cm和红黏土砖墙体日光温室(底宽2m)0~30cm深处温度变化情况,发现如下规律:

图1为不同天气日光温室厚墙体内各层次昼夜温差变化。墙体内温度变化在表层变化显著,受天气状况影响较大。深层影响逐渐减小,存在递减效应,据此项目组将墙体分为热交换层、热稳定层和热缓冲层。一般0~25cm处昼夜温差大,热交换量大,是热交换层;30~40cm处为热稳定层,25~30cm处为热缓冲层。这一事实说明墙体热传导是一个过程,是物质的一种特性,即使外部较热或冷,也不会加速传导;土和砖本质一致,传导速度也较接近。因此墙体建设即使再厚,主要热交换层次也是相对稳定。马宇婧测定了开放水体中热传导规律,也证实了这一论断,认为在营养液深度为21.5cm的条件下,不同层次日较差变化符合对数关系:y=2.619lnx+4.2152(式中x为液层的序号,0、5、10、15cm分别为1、2、3、4),由此关系式可计算出当日较差y=0℃时x=5,即液面以下20cm处日较差为0℃。

对墙体温度季节变化的观测结果见图2,能够看到冬春季变化幅度较大,夏季相对较小。也就是冬春季阳光直射墙体时获得的能量较多,在封闭或半封闭状态下,室内温度较高,墙体的蓄热作用较为明显。夏季墙体温度各层次之间相对稳定。阴天各土层温差变化很小。

同时试验中观测到连阴天深层土墙内温度会有所变化,能够显示厚土墙体的一些作用。

复混墙体对室内温度的影响

复混墙体被认为是较为理想的墙体结构,2005年项目组修建了试验温室,以不同的墙体结构把温室隔离成试验小温室(图3),即用塑料膜至南到北、从顶到底把温室按墙体结构严密分隔成不同的小温室,图4为试验日光温室建造过程中墙体的建设情况。试验期间不进行作物栽培,地面全部用塑料膜覆盖,排除地面、作物对室温的干扰,重点观测墙体的效果。

测定了墙体内部不同深度位点的温度和室内外温度。墙体内温度用精度地温计测得,由内到外每隔5cm作为一个测点(距内墙表面5、10、15、20、25、30、35、40、45cm);利用CB-0231热电偶测温仪测墙体内外表面(0、50cm)温度,共11个测点。

不同填充材料的墙体内夜间温度在不同时刻均是由内到外逐渐降低的,但降低的幅度和速度存在差异,见表1。填充黏土的降温幅度和速度较大,在30cm内为1.4~11.4℃;增加2cm厚聚苯烯板可显著缩小板前墙体(30cm)的温差,提高保温效果,但板后的温差显著增大,显示出隔热效果;填充生石灰可显著提高内侧砖层的蓄热效果,使其温度保持较高,成为提高室温的主要因素;填充煤矸石的效果与生石灰类似但不同,类似表现在内侧面,不同表现在外侧面,即30~45cm的温差显著大于生石灰处理,考虑与其空隙大有关,它不像生石灰致密(隔热),引起向外的传热增大,影响了保温效果。

研究证实砖混结构墙体内填充材料不同,蓄热保温能力有所不同,其中生石灰和煤矸石的夹心墙体保温性能好,夜间降湿效果明显,并且建造成本较低。同时将50cm墙改建为中间填充保温材料的复混墙体,节约用砖40%,墙体建设成本较实心砖墙体明显降低。

保温板外置对墙体保温性能的影响研究

尽管复混墙体保温性存在一定的差异,但建造费工,同时考虑热交换层有限,采用薄墙体蓄热+隔热可能是降低建造成本、节约用地的有效途径。2008~2009年,李成芳在试验温室北墙24cm厚度处的单砖墙体部分,进行保温板(聚苯板)外置(类似现在楼房外保温)试验,见图5。观察墙体内温度的分布和变化情况,结果见图6。

事实证明保温板(聚苯板3~5cm)外置能有效减少热量外传,提高墙体隔热保温能力,24cm红砖+3.3cm聚苯烯板墙体的保温效果与50cm墙体的保温效果接近,并能有效减少建设成本。

墙体高度和墙体面积对温室性能的影响

日光温室墙体高度从海城式温室的0.5m,到永年式的1.5m,寿光式的2m,以至于现在一些日光温室建造到6m以上,墙体高度关系到建造成本、操作性能和蓄热保温等诸多方面。2007年春季和冬季设计了墙体高度(S)分别为1.26、0.96、0.66、0.36m的4个温室模型(图7,温室模型结构参数见表2),图8为墙体高度试验模型实体图,观察和测定了墙体高度和墙体面积大小对温室性能的影响,以确定温室修建中墙体的高低。

统计分析表明,温室的夜间温度随墙体的增高而升高,且温室后墙面积与总表面积的比值和温室夜间平均温度呈直线相关,回归方程为y=5.167x+10.414,r=0.9908,达到了显著相关水平,即在一定范围内,后墙面积/总表面积的比值每增加0.1,温室室内夜间温度可提高0.52℃。通过模拟研究证实墙体高度对室内气温具有显著影响,适当提高墙体高度会增加蓄热体面积,有利于温室保温,见图9。

墙体涂色对室内环境的影响

墙体色对光的吸收反射率不同,会影响墙体和室内温度,2018年春,研发团队对此开展了研究观测,墙体颜色涂白或涂黑确实能够影响墙体和室内温度,见图10。涂黑处理可显著提高墙体温度和室内温度,尤其是光照强的中午,涂白处理反光性强墙体获得能量少,温度较低,但室内光照会加强,具体结果将随后报告。

日光温室能量分配模型

为进一步认识墙体的蓄热效应,杨艳红对日光温室2月24日~3月25日(共30天)各部分接受到的总太阳能和实际测量计算得到的总能量进行对比分析,根据实测结果,建立了日光温室能量分配模型。

Y=546.175+0.990X1+1.197X2-1.031X3-3.784X4-0.919X5(R2=0.97)

其中,Y代表白天温室接受到的太阳能,X1代表北墙的能量变化,X2代表地面的能量变化,X3代表后屋面的能量变化,X4代表透明前屋面的能量变化,X5代表室内空气质能变化,单位均为MJ。

该模型反映出北侧墙体能量变异0.99,土壤是1.197,相差20%左右,其正值说明其在白天均处于吸热状态,且地面面积远大于墙体,其热交换量高于墙体;前屋面前的能量变异系数为3.8,显著高于后屋面的1.0,且都为负数,说明在散热,且白天前屋面的散热量远高于后屋面,是散热的主体;空气的能量变异系数相对较小,表明空气温度变化需要的能量其实是比较小的,尤其是容积较小的温室,墙体的热效应更能体现出来。

总结
通过上述研究可以获得以下结论:

(1)热在墙体中的交换是一个传导过程,墙体热交换速度是建筑材料的热特性所致。外界温热、直射光对墙体表面会产生较大影响,但对传导速度影响较小。墙体增厚对热交换层的影响也较小。因此,墙体会出现热交换层、热稳定层和热缓冲层。

(2)砖墙和土墙相比较,材料本质一致,传热和贮热有所差异,但不是很大。水介质热特性很特别,是值得推荐的相变材料。

(3)复混墙体在贮热量方面会有些许差异,主要是隔热效果的显现,会有助于降低建设成本。薄墙体(24cm)外置保温板能够起到厚墙体(50cm)的贮热效果,并节约土地和建设成本,考虑到承重、强度和施工,建议采用三七砖砌墙体(37cm)外置保温板。

(4)墙体增高有助于蓄热保温,但不完全是直线,表明有个度的概念,同时增高墙体会增加建设成本。墙体颜色会影响墙体贮热和室内温度,黑色墙体能吸收更多的热,有助于蓄热增温;白色墙体会增加室内光强,但辐射散热也会增加,墙体贮热会减少,不利于保温。

(5)模型分析表明在日光温室中光能主要热贮存体是土壤,主要散热体是透明屋面,空气温度变化需要的能量是较小的,可以说是一个“敏感元件”。正因如此,墙体的作用能够体现、夜间保温材料的的热特性也会被检验,温室规模的大小也会表现不同。

具体说,小跨度日光温室墙体的保温作用会被放大;隔热好的外保温材料也会很好发挥墙体的作用。随着温室跨度加大,散热面积增加的比例更多,墙体的蓄热保温效果会显得弱化,甚至有时保温被稍微推迟放下就会将墙体的蓄热保温效应抵消很多,加强管理很是必要。

作者:温祥珍,李亚灵,杨艳红,马宇婧,李成芳,梁海燕,刘杰,成宇宇(山西农业大学园艺学院)


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